Nova studija koju je vodio Peter Volines sa Univerziteta Rajs nudi nove uvide u evoluciju sklopivih proteina. Istraživanje je objavljeno u časopisu PNAS.
Istraživači sa Rajsa i Univerziteta u Buenos Ajresu koristili su teoriju energetskog pejzaža da naprave razliku između sklopivih i nesklopivih delova proteinskih sekvenci. Njihova studija osvetljava tekuću debatu o tome da li se delovi DNK koji kodiraju samo deo proteina tokom svog porekla mogu sami savijati.
Istraživači su se fokusirali na ekstenzivnu vezu između egzona u proteinskim strukturama i evoluciju savitljivosti proteina. Oni su istakli značaj egzona, delova gena koji kodiraju proteine, i introna, tihih regiona koji su odbačeni tokom translacije gena u proteine.
„Koristeći opsežnu genomsku organizaciju ekson-intron i podatke o sekvenci proteina koji su sada dostupni, istražili smo očuvanje granice egzona i procenili njegovo ponašanje koristeći teorijska merenja energetskog pejzaža“, rekao je Volins, dr. Profesor nauke Bulard-Velč fondacije, profesor hemije, bionauka, fizike i astronomije i ko-direktor Centra za teorijsku biološku fiziku (CTBP).
Kada su 1970-ih otkriveni geni u komadima, odmah je predloženo da razbijanjem sekvence ova struktura pomaže u izgradnji sklopivih proteina. Kada su istraživači ponovo pogledali ovo 1990-ih, postojeći podaci su bili dvosmisleni, rekao je Volines.
Tim je sada procenio egzone kao potencijalne module za savijanje proteina u 38 bogatih i očuvanih porodica proteina. Tokom generacija, egzoni se mogu nasumično mešati duž genoma, što dovodi do značajnih promena u genima i stvaranja novih proteina. Nalazi su ukazali na odstupanja u distribuciji veličine egzona od eksponencijalnog raspada, što sugeriše da je postojala evoluciona selekcija.
„Savijanje proteina i evolucija su blisko povezani fenomeni“, rekao je Ezekiel Galpern, postdoktorski istraživač na Univerzitetu u Buenos Ajresu.
Prirodni proteini su linearni lanci aminokiselina koji se obično savijaju u kompaktne trodimenzionalne strukture radi obavljanja bioloških funkcija. Specifična sekvenca aminokiselina diktira konačnu 3D strukturu. Stoga je ideja da se egzoni prevode u nezavisno presavijene proteinske regione, ili foldone, veoma privlačna.
Koristeći računarske metode, istraživači su izmerili verovatnoću da se lanac aminokiselina kodiran egzonom savije u stabilnu 3D strukturu, sličnu punom proteinu. Njihovi rezultati su pokazali da iako nisu svi egzoni doveli do sklopivih modula, najkonzervativniji egzoni, koji se dosledno nalaze u različitim organizmima, odgovaraju boljim foldonima.
Studija je otkrila korelaciju između savijanja proteina i evolucije u određenim globularnim porodicama proteina. Savijanje proteina uključuje sklapanje lanaca aminokiselina u prostoru da bi izvršili biološke funkcije u relevantnim vremenskim okvirima. Ova korelacija je fundamentalni koncept u nauci o proteinima, procenjen korišćenjem genomskih podataka i energetskih funkcija.
Zanimljivo je da opšti trend nije važio za sve porodice proteina, što sugeriše da drugi biološki faktori mogu uticati na savijanje i evoluciju proteina. Rad istraživača otvara put budućim studijama da razumeju ove dodatne faktore i njihov uticaj na evolucionu biologiju.
